JP2009507334A - 電気連結プラグの取り付けおよび電気接続のために要素に装着されるように構成されたインサート - Google Patents

Abstract

本発明は、カラー（３ｂ）と一体になったスリーブ（３ａ）を有する導電性の環状部材（３）と、該環状部材（３）に挿入されるように企図されたロッド（４ａ）および該ロッド（４ａ）のねじ込みを容易にするためのヘッド（４ｂ）が設けられたスクリュー（４）とを備え、電気連結プラグ（５）の取り付けおよび電気接続のために要素（１）の口径の決められた孔（２）に装着されるように構成されたインサートであって、上記要素（１）の上記孔（２）の中に上記スリーブ（３ａ）が挿入された環状部材の上記カラー（３ｂ）と上記ヘッド（４ｂ）との間に上記プラグ（５）を締め付けることのできるインサートに関する。上記インサートは、上記環状部材（３）の上記スリーブ（３ａ）および上記カラー（３ｂ）は、裂け目を有することなく、滑らかな内側面を有し、上記スクリュー（４）は、上記スリーブ（３ａ）を形成する材料を拡大により変形させつつ上記環状部材（３）の上記スリーブ（３ａ）の内側面にねじ立てすることができ、上記スリーブ（３ａ）の外側面が上記要素（１）の上記孔（２）の内側の壁面に強く作用することができるように寸法決めされたねじ立てスクリュー（４）であることを特徴とする。

Description

本発明は、電気連結プラグの取り付けおよび電気接続のために、要素に、特に鉄道線路のレールのウェブに装着されるように構成されたインサートに関するものである。また、本発明は、このようなインサートを取り付ける方法に関するものである。

円錐台形のヘッドおよび外側がねじ切りされたロッドを有するボルト（打ち込みピン）を、レールのウェブの孔内に強制的に打ち込み、例えばナットを用いて上記ロッドにプラグを取り付けることが知られている。

また、文献ＤＥ−１９８４７３６１ Ａ１は、電気連結プラグの取り付けおよび電気接続のために要素の口径の決められた孔に装着されるように企図されたインサートの形態を有する装置であって、カラーと一体になったスリーブを有する導電性の環状部材と、該環状部材に挿入されるように企図されたロッドおよび該ロッドのねじ込みを容易にするヘッドが設けられたスクリューとを備え、要素の孔の中にスリーブが挿入された環状部材のカラーとヘッドとの間にプラグを締め付けることのできる装置に言及している。

しかしながら、この装置では、スリーブは複数の接続フランジを形成するための長手方向の裂け目を有し、カラーのねじの中にスクリューがねじ込まれる。カラーはこの目的のために特に厚く、スクリューのロッドの延長が上記フランジの弾性的な分離を得ることを可能にしている。

特に、弾性変形を伴うこの装置は、上記文献に記載されているように口径の決められた孔に装着される接続部品を追加したとしても、口径の決められた孔内のスリーブの電気的な伝導性が裂け目に起因して低下するという不都合を有する。

同じ理由により、この装置は、良好な防水性（水密性）を提供することなく、腐食の危険がある。これらの危険性は、上述の適用例のように、悪天候の影響を受ける装置にとって重大な問題点を構成する。

さらに、文献ＥＰ−０ ５０７ ２５９ Ａ１にはインサートが記載され、ボルトの円錐台形のヘッドにより、同じく円錐台形のボアを有する環状部材を塑性変形させることが推奨されている。

この場合、材料の変形により、前述の場合のように環状部材に裂け目を形成する必要がなく、良好な電気接続および防水性の利点が得られる。

このようなインサートは、満足すべきものであるとしても、実施に比較的時間がかかり、複雑な取り付け装置を必要とする。

この理由に鑑みて、本発明者は、文献ＤＥ−１９８４７３６１ Ａ１のように取り付けが容易で、しかも文献ＥＰ−０ ５０７ ２５９ Ａ１のように良好な電気接続および良好な防水性をもって電気的に有効な、新規のインサートを企図した。

本発明にかかるインサートは、文献ＤＥ−１９８４７３６１ Ａ１に関連して上述したように、カラーと一体になったスリーブを有する導電性の環状部材と、ロッドおよびヘッドが設けられたスクリューとを備えている。しかしながら、本発明にかかるインサートは、文献ＤＥ−１９８４７３６１ Ａ１とは対照的に、上記環状部材の上記スリーブおよび上記カラーは、裂け目を有することなく、滑らかな内側面を有し、上記スクリューは、上記スリーブを形成する材料を拡大により変形させつつ上記環状部材の上記スリーブの内側面にねじ立てすることができ、上記スリーブの外側面が要素の孔の内側の壁面に強く作用することができるように寸法決めされたねじ立てスクリューであることを特徴としている。

本発明者は、例えば文献ＤＥ−１９８４７３６１ Ａ１のようにボアに通常のようにねじ立てをするだけでなく、同時に環状部材を塑性変形させるという、ねじ立てスクリューの新たな用途を発見することができた。これは、既設のねじと協働する通常のスクリューでは達成されないことである。

例えば文献ＤＥ−１９８４７３６１ Ａ１には、使用されているスクリューが、その円錐台形状によって裂け目部分を弾性変形させる。ただし、この装置では、ねじ立てスクリューの使用は、追加的な変形を引き起こすことがなく、ねじを予め形成することを回避するためだけに推奨されている。

例えば、上記プラグと上記スクリューの上記ヘッドとの間には、少なくとも１つのワッシャーが挿入される。

良好な電気接続および良好な取り付けを確保するために、上記環状部材の上記スリーブの内側直径は、通常の使用において上記ねじ立てスクリューの製造業者によって推奨されるよりも小さい値を有する。そして、特に、上記環状部材の上記スリーブの内側直径は、上記推奨される寸法に比して約１０乃至１５％小さい。

例えば、約４０乃至５０ｄａＮ／ｍｍ²の硬さ、約９．３ｍｍ±０．１の孔を有する物体に対する通常の使用において、約１０ｍｍ±０．１の直径を有するねじ立てスクリューを用いることが知られている。

上記環状部材の上記スリーブは、上記ねじ立てスクリューの直径に比して約１６乃至２２％小さい内側直径を有することが好ましい。そして、一例として、上記ねじ立てスクリューは約１０ｍｍ±０．１の直径を有し、上記環状部材の上記スリーブは約８．１０ｍｍ±０．１の内側直径を有する。一方、上記環状部材の上記スリーブを形成する材料の硬さは、約２０乃至３０ｄａＮ／ｍｍ²の範囲内にある。もちろん、上記スリーブの内側直径および硬さは、上記ねじ立てスクリューが作用する力により上記スリーブが所望の外側直径に拡大するように選択されている。

一例によれば、上記ねじ立てスクリューを良好に案内するために、上記環状部材の上記カラー側の入口は、外側に広がるフレアを形成するように面取りされている。そして、上記環状部材の上記カラーは、道具によって回転を保持することができるように上記道具を係合させるための手段を有することが好ましい。

上記ねじ立てスクリューは、複数裂タイプ、とりわけ３裂タイプであることが好ましい。

一例によれば、上記環状部材の上記スリーブの内側面は、円筒形、または少なくとも一部が僅かに円錐台形であることが好ましい。

特に、要素の貫通孔への取り付けのためには、上記環状部材の上記スリーブは、その両端において開口している。

さらに、上記環状部材の上記スリーブは、円形または多角形の外側断面を有し、これに対応する形状を有する上記要素の孔と協働するように構成されている。

一例によれば、上記ねじ立てスクリューは、そのヘッドの近傍に、連結されるべき上記プラグを受け入れるように構成されたグルーブを有し、上記プラグは、この目的のために上記プラグに設けられている内側ねじ、または上記ねじ立てスクリュー自体によって形成される内側ねじを利用したねじ込みにより、上記ねじ立てスクリューの上記ロッド上に導き入れられる。

また、本発明は、上記インサートの使用、好ましいが必ずしも必須ではない上記インサートの使用に関する。すなわち、上記プラグに接続された導線と鉄道線路のレールとの電気接続のために用いられ、上記レールのウェブは上記インサートが装着される上記要素を構成していることが好ましい。

また、本発明は、上記インサートを取り付ける方法であって、
取り付けるべき上記要素に予め形成された口径の決められた孔の中に、上記スリーブを挿入することによって上記インサートの上記環状部材を位置決めすること、
特にねじ込みにより、上記ねじ立てスクリューに上記プラグを取り付けること、
上記要素の上記孔の中に上記環状部材を保持しつつ上記ねじ立てスクリューをねじ込むことによって、上記環状部材の上記スリーブの内側面にねじ立てをすること、
上記ねじ立ての工程中の拡大により上記環状部材の上記スリーブを変形させること、
上記ねじ立てスクリューを締め付けることにより上記プラグの電気接続を確保し、上記ねじ立てスクリューの上記ヘッドは、上記環状部材の上記カラーとの間に直接的にまたは間接的に上記プラグを締め付けることを含む方法に関する。

本発明は、添付図面を参照した次の詳細な説明を読むことにより、さらに良く理解されるであろう。

図１および図２に示した例では、本発明にかかるインサートが、鉄道線路のレール１のウェブに取り付けられている。

しかしながら、上述したように、本発明にかかるインサートは、図示の例におけるように口径の決められた貫通孔２または盲穴の設けられた他のいかなる要素、あるいは導電体（炭素複合材料を含む）に用いることができることは明らかである。

したがって、図３乃至図６では、図１および図２のレール１の一部であるかもしれない要素、または他の要素を示すために、参照符号１が用いられている。

これらの図面は、インサートを示している。インサートは、例えばカラー３ｂと一体になったスリーブ３ａを有し且つ銅またはアルミニウムにより製造された導電性の環状部材３と、以下に示すようなロッド４ａおよびヘッド４ｂを備えたスクリュー４とにより構成されている。環状部材は、好ましくは単一部材の形態を有する。

スリーブ３ａは、滑らかな内側円筒面を有し、この例では円形（多角形でもよい）の外側断面を有する。

インサート（３，４）は、良好な電気接続を確保しつつ、電気連結プラグ５を取り付けるためのものである。プラグ（ターミナル・ラグ；アイターミナル）５は、例えばアースの目的のために、図示を省略した周知の形態で導線などに接続されている。

図示の例では、スリーブ３ａが、レール１の孔２よりも長くなっている。その結果、レール１の孔２に挿入された後では、スリーブ３ａは挿入された要素の側と反対の側から僅かに突出している。もちろん、スリーブの外側直径と孔の内側直径とは、互いに合うように調整されている。

また、この例では、スリーブ３ａは、その両端が開口していること、およびカラー３ｂに面した側の一端において外側に向かって開いた面取り部３ｃを有することに注目すべきである。

スクリュー４は、ねじ立て（thread-cutting）タイプ、すなわち特定呼称によれば自己ねじ切り（self-threading）、さらに詳細には３裂（tri-lobed）タイプのものである。

スリーブ３ａの内側直径に対するスクリュー４のロッド４ａの直径は、環状部材３の製造に用いられた材料と同様に、選択されている。その結果、ねじ立てスクリュー４は、環状部材３にねじ込まれたとき、環状部材３の外側直径が拡大するように変形（材料の変形）させつつねじ立てを行う。

なお、スクリュー４のねじ込みに先立って、図１およびこの実施例に示されているように、上記スクリューのねじ山は、プラグ５を設置するために用いられる。プラグ５には、この目的のために共役の内側ねじが刻設されているか、あるいは好ましくは上記スクリュー４によってねじ立てされるような適切な材料により製造されている。ところで、スクリューのヘッド４ｂの下側には、ねじ山の端部においてプラグ５を受け入れるためのグルーブ４ｃが設けられ、これによってプラグ５が実質的に外れないようになっている。

予め必要に応じて、スクリューのヘッド４ｂとプラグ５との間に、少なくとも１つの減摩ワッシャー６を設けることができる。

例えば、スクリューは約１０ｍｍ±０．１の直径を有し、スリーブは約８．１０ｍｍ±０．１の内側直径を有する。さらに一般的には、スリーブの内側直径は、ねじ立てスクリューの直径に比して約１６乃至２２％小さく、すなわち、通常使用に際してねじ立てスクリューの製造業者によって推奨される直径に比して約１０乃至１５％小さい。

また、一例として、環状部材に用いられる材料の硬さは、約２０乃至３０ｄａＮ（デカニュートン）／ｍｍ²である。

実際に、発明者らは、適切な直径および適切な材料を選択することによって、環状部材にねじ立てを行い且つ同時に環状部材を変形させることが可能であることを発見した。

最初にスクリューの案内を提供する環状部材の面取り部３ｃによって容易になるスクリュー４の環状部材３へのねじ込みの開始を示している図３の状態から始めて、ねじ込みが続けられる。そして、図４および図５に示すように、環状部材が次第に変形して拡大され、レール１の孔２の内側壁面に強く作用する。

さらに、ねじ立てスクリューによって得られる上記変形の工程に亘って、スリーブ３ａの厚さが減少する。そして、ねじ込みの最後（図６）には、ロッド４ａがレール１の他端に届いたとき、図６に示されているように、ロッドが環状部材の材料の外側を軸方向および放射方向に押し返す。こうして、孔２内の環状部材３の保持を補強しつつ、電気接続の完全な伝導が達成される。

スクリュー４をねじ込む際に環状部材３の回転の保持を容易にするために、例えば両口スパナのような道具によって回転方向に保持することができるように、カラー３ｂは、その外側面に、線条、または少なくとも２つの隅切り、または多角形の形状を有する。ただし、スクリューのねじ込みが進むにつれて、ねじ込みトルクが増大し、もはや保持する必要もなく環状部材が迅速に係止保持されることが理解される。

プラグ５のカラー３ｂへの緊密な接続を確保するには、トルクレンチによって容易に得られるであろう所定の締め付けトルク（例えば４０Ｎ／ｍｍ²）が適用される。

本発明にかかるインサートを説明することによって、上述され且つ請求の範囲に記載されたような取り付け方法も同時に説明した。

このようなインサートは、良好な電気接続およびスクリューの環状部材への可逆の組立てを確保しつつ、簡単に１つの孔に取り付けることや、場合によっては要素へ両側からアクセスがある必要もなく盲穴にも取り付けることが可能であることが理解される。さらに、振動や緩みに対する良好な抵抗性が得られる。

特に電気ユニットまたは電子ユニットのアースおよび遮蔽の分野において、実施例によって上述した適用とは異なる様々な適用が可能である。

鉄道線路のレールのウェブに取り付けられた本発明にかかるインサートの正面図である。 図１の線II−IIに沿った断面図（明瞭化のためにスクリューの断面は図示されていない）である。 図１および図２に示された鉄道線路のレールのウェブのような要素へのインサートの一連の取り付け段階を示す断面図（明瞭化のためにスクリューの断面は図示されていない）である。 図１および図２に示された鉄道線路のレールのウェブのような要素へのインサートの一連の取り付け段階を示す断面図（明瞭化のためにスクリューの断面は図示されていない）である。 図１および図２に示された鉄道線路のレールのウェブのような要素へのインサートの一連の取り付け段階を示す断面図（明瞭化のためにスクリューの断面は図示されていない）である。 図１および図２に示された鉄道線路のレールのウェブのような要素へのインサートの一連の取り付け段階を示す断面図（明瞭化のためにスクリューの断面は図示されていない）である。

Claims (16)

1. カラー（３ｂ）と一体になったスリーブ（３ａ）を有する導電性の環状部材（３）と、該環状部材（３）に挿入されるように企図されたロッド（４ａ）および該ロッド（４ａ）のねじ込みを容易にするためのヘッド（４ｂ）が設けられたスクリュー（４）とを備え、電気連結プラグ（５）の取り付けおよび電気接続のために要素（１）の口径の決められた孔（２）に装着されるように構成されたインサートであって、上記要素（１）の上記孔（２）の中に上記スリーブ（３ａ）が挿入された環状部材の上記カラー（３ｂ）と上記ヘッド（４ｂ）との間に上記プラグ（５）を締め付けることのできるインサートにおいて、
   上記環状部材（３）の上記スリーブ（３ａ）および上記カラー（３ｂ）は、裂け目を有することなく、滑らかな内側面を有し、
   上記スクリュー（４）は、上記スリーブ（３ａ）を形成する材料を拡大により変形させつつ上記環状部材（３）の上記スリーブ（３ａ）の内側面にねじ立てすることができ、上記スリーブ（３ａ）の外側面が上記要素（１）の上記孔（２）の内側の壁面に強く作用することができるように寸法決めされたねじ立てスクリュー（４）であることを特徴とするインサート。
2. 上記プラグ（５）と上記スクリューの上記ヘッド（４ｂ）との間には、少なくとも１つのワッシャー（６）が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のインサート。
3. 上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）の内側直径は、通常の使用において上記ねじ立てスクリュー（４）の製造業者によって推奨されるよりも小さい値を有することを特徴とする請求項１または２に記載のインサート。
4. 上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）の内側直径は、上記推奨される寸法に比して約１０乃至１５％小さいことを特徴とする請求項３に記載のインサート。
5. 上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）は、上記ねじ立てスクリュー（４）の直径に比して約１６乃至２２％小さい内側直径を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインサート。
6. 上記ねじ立てスクリュー（４）は約１０ｍｍ±０．１の直径を有し、上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）は約８．１０ｍｍ±０．１の内側直径を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインサート。
7. 上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）を形成する材料の硬さは、約２０乃至３０ｄａＮ／ｍｍ²の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインサート。
8. 上記ねじ立てスクリュー（４）を良好に案内するために、上記環状部材（３）の上記カラー（３ｂ）側の入口は、外側に広がるフレアを形成するように面取りされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインサート。
9. 上記環状部材の上記カラー（３ｂ）は、道具によって回転を保持することができるように上記道具を係合させるための手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインサート。
10. 上記ねじ立てスクリュー（４）は、複数裂タイプ、とりわけ３裂タイプであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインサート。
11. 上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）の内側面は、円筒形、または少なくとも一部が僅かに円錐台形であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のインサート。
12. 上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）は、その両端において開口していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインサート。
13. 上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）は、円形または多角形の外側断面を有し、これに対応する形状を有する上記要素の孔（２）と協働するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインサート。
14. 上記ねじ立てスクリュー（４）は、そのヘッド（４ｂ）の近傍に、連結されるべき上記プラグ（５）を受け入れるように構成されたグルーブ（４ｃ）を有し、上記プラグは、この目的のために上記プラグに設けられている内側ねじ、または上記ねじ立てスクリュー（４）自体によって形成される内側ねじを利用したねじ込みにより、上記ねじ立てスクリューの上記ロッド（４ａ）上に導き入れられることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のインサート。
15. 上記プラグ（５）に接続された導線と鉄道線路のレール（１）との電気接続のために用いられ、上記レールのウェブは上記インサートが装着される上記要素を構成していることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のインサート。
16. 電気連結プラグ（５）の取り付けおよび電気接続のために、要素（１）の口径の決められた孔（２）に、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のインサートを取り付ける方法において、
    取り付けるべき上記要素（１）に予め形成された口径の決められた孔（２）の中に、上記スリーブ（３ａ）を挿入することによって上記インサートの上記環状部材（３）を位置決めすること、
    特にねじ込みにより、上記ねじ立てスクリュー（４）に上記プラグ（５）を取り付けること、
    上記要素の上記孔（２）の中に上記環状部材（３）を保持しつつ上記ねじ立てスクリュー（４）をねじ込むことによって、上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）の内側面にねじ立てをすること、
    上記ねじ立ての工程中の拡大により上記環状部材の上記スリーブ（３ａ）を変形させること、
    上記ねじ立てスクリュー（４）を締め付けることにより上記プラグ（５）の電気接続を確保し、上記ねじ立てスクリュー（４）の上記ヘッド（４ｂ）は、上記環状部材の上記カラー（３ｂ）との間に直接的にまたは間接的に上記プラグ（５）を締め付けることを含むことを特徴とする方法。

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